UNIVERSIDAD DEL AZUAY FACULTAD DE CIENCIA Y ...dspace.uazuay.edu.ec/bitstream/datos/4247/1/10806.pdfdel Azuay y cantón Santiago de Méndez de la provincia de Morona Santiago, Toachi

UNIVERSIDAD DEL AZUAY

FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Sistema de conmutación para centrales de generación autónomas y

conectadas a red

TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO

DE INGENIERO ELECTRÓNICO

AUTOR: PEDRO GABRIEL VÁZQUEZ SOLIZ

DIRECTOR: FRANCISCO EUGENIO VÁSQUEZ CALERO

CUENCA, ECUADOR

2014

Vázquez Soliz ii

DEDICATORIA

Este trabajo de graduación va dedicado para mis padres que estuvieron dándome su

apoyo incondicional en todo momento durante mi carrera, para mí amada

esposaMargaritapor su paciencia y apoyo para que pueda concluir este trabajo, asi

como también para mi hija Valentina que es la principal razón para seguir

superándome.

Vázquez Soliz iii

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por haberme dado la sabiduría y paciencia para poder concluir este

trabajo, a mis padres por todo su apoyo incondicional que siempre me supieron dar, a

mi amada esposa por ser un pilar fundamental en mi vida y estar a mi lado en todo

momento, a mi hija por sacrificar esos momentos que bien podríamos haberlos

pasado juntos, pero a su corta edad pudo entender que es por nuestro bienestar.

También quiero agradecer a mis verdaderos amigos, que de una u otra forma me

ayudaron en este trabajo de graduación.

Vázquez Soliz iv

ÍNDICE DE CONTENIDOS

DEDICATORIA ......................................................................................................... ii

AGRADECIMIENTOS ............................................................................................ iii

ÍNDICE DE CONTENIDOS .................................................................................... iv

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Y CUADROS ..................................................... vi

RESUMEN .................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

ABSTRACT .................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

INTRODUCCIÓN...................................................................................................... 1

CAPÍTULO 1. SITUACIÓN ENERGÉTICA Y ALTERNATIVAS

1.1. Crisis Energética a nivel Mundial ................................................................. 2

1.2. El sistema de Energía Eléctrica Ecuatoriano ................................................. 3

1.3. Generación Fotovoltaica ................................................................................ 4

1.3.1. Energía Solar Fotovoltaica ..................................................................... 4

1.3.2. Principio de funcionamiento .................................................................. 4

1.3.3. Paneles Solares ....................................................................................... 5

1.3.4. Sistemas de Almacenamiento de Energía ............................................ 10

1.3.5. Regulador de Carga .............................................................................. 15

1.3.6. Convertidores ....................................................................................... 18

1.3.7. Cableado ............................................................................................... 23

1.4. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos ............................................................ 24

1.4.1. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos con Acumulación ........................ 24

1.4.2. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos con Conexión Directa. ................ 25

1.4.3. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos Dispersos .................................... 25

1.4.4. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos Centralizados .............................. 26

1.5. Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red .................................................. 27

CAPÍTULO 2. DISEÑO DEL SISTEMA

2.1. Diseño de Hardware .................................................................................. 299

2.2. Inversión de Corriente Alterna .................................................................... 30

2.3. Sistema de Regulación ................................................................................ 33

2.3.1. Teoría de Control de Carga .................................................................. 34

Vázquez Soliz v

2.3.2. Encendido Automático VR (Voltaje de Reconexión) .......................... 36

2.3.3. Teoría de Desconexión por Bajo Voltaje (DBV) ................................. 36

2.4. Sistema de Control ...................................................................................... 37

CAPÍTULO 3. PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL

3.1. Antecedentes.............................................................................................. 388

3.2. Cuerpo del Programa ................................................................................... 38

CAPÍTULO 4. PRUEBAS EN MODELO A ESCALA

4.1. Análisis de Resultados ............................................................................. 1176

4.2. Cálculo de Rendimiento .......................................................................... 1219

4.2.1. Rendimiento del transformador.......................................................... 121

4.2.2. Rendimiento del sistema .................................................................. 1221

CONCLUSIONES .................................................................................................. 124

RECOMENDACIONES ...................................................................................... 1255

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 1266

ANEXOS ............................................................................................................... 1299

Anexo 1: CD con video demostrativo y Datasheet de elementos utilizados ...... 1299

Vázquez Soliz vi

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Figura 1. Sociedad de consumo energético .................................................................. 2

Figura 2. Célula Solar Fotovoltaica. ............................................................................ 4

Figura 3. Representación de la diferencia de potencial, o voltaje DC con respecto al

tiempo. .......................................................................................................................... 5

Figura 4. Paneles Solares ............................................................................................. 5

Figura 5. Representación del punto de Potencia Máxima del panel solar. .................. 6

Figura 6. Radiación media Mensual calculada con el programa ISOCAD - Radiación

...................................................................................................................................... 9

Figura 7. Acumuladores ............................................................................................. 11

Figura 8. Baterías ....................................................................................................... 12

Figura 9. Regulador de Carga .................................................................................... 15

Figura 10. Límites de Carga de una batería ............................................................... 17

Figura 11. Convertidores ............................................................................................ 18

Figura 12. Esquema de un sistema fotovoltaico autónomo con acumulación ........... 24

Figura 13. Esquema de un sistema fotovoltaico autónomo con conexión directa ..... 25

Figura 14. Esquema de un sistema fotovoltaico autónomo Disperso ........................ 26

Figura 15. Esquema de un sistema fotovoltaico autónomo Centralizado .................. 26

Figura 16. Esquema de un sistema fotovoltaico conectado a red .............................. 27

Figura 17. Diagrama de bloques del sistema ............................................................. 29

Figura 18. Diagrama de bloques del hardware........................................................... 30

Figura 19. Puente H con transistores Mosfet ............................................................. 31

Figura 20. Diagrama Electrónico del Sistema de Inversión. ...................................... 32

Figura 21. Placa impresa del Sistema de Inversión (PCB). ....................................... 33

Figura 22. Diagrama Electrónico del Sistema de Regulación.................................... 34

Figura 23. Placa impresa del Sistema de Regulación (PCB). .................................... 37

Figura 24. Señal PWM generada por el micro-controlador en el Puerto C, 0. ........ 117




Figura 28. Señal PWM de salida hacia el transformador ......................................... 119

Figura 29. Señal PWM a la salida del Transformador ............................................. 119

Vázquez Soliz vii

Figura 30. Señal integrada por un filtro pasa bajo luego del Transformador .......... 120

Figura 31. Señal senoidal de salida. ......................................................................... 120

Vázquez Soliz viii

Vázquez Soliz ix

Vázquez Soliz 1

Pedro Gabriel Vázquez Soliz

Trabajo de Graduación

Ing. Francisco Eugenio Vásquez Calero

Octubre 2014

SISTEMA DE CONMUTACIÓN PARA CENTRALES DE

GENERACIÓN AUTÓNOMAS Y CONECTADAS A RED

INTRODUCCIÓN

En la actualidad la mayor parte de generación de energía eléctrica es producida

mediante combustibles fósiles, que es una fuente de energía no renovable, lo que

causa gran daño medioambiental, además de que con el pasar del tiempo este tipo de

energía eventualmente se terminará, razón por la cual se tiene que buscar nuevas

fuentes de energía, pero que sean renovables y limpias por poner algunos ejemplos:

energía eólica, fotovoltaica o hidráulica.

Así mismo el hecho de generar nuestra propia energía eléctrica con un sistema de

generación autónoma, es decir que solamente sirva para el propio consumo y que no

pueda conectarse a la red eléctrica no es suficiente, de igual manera si se crea una

fuente de energía conectada a la red cuando la red dejase de funcionar, no

obtendremos energía para el consumo propio, de esta forma surge la necesidad de

crear un sistema de conmutación entre una central de generación autónoma y una

central de generación conectada a la red.

Vázquez Soliz 2

CAPÍTULO 1

SITUACIÓN ENERGÉTICA Y ALTERNATIVAS

1.1.Crisis Energética a nivel Mundial

La obtención y uso de la energía ha sido primordial en el avance económico,

científico y social experimentado por la humanidad en los dos últimos siglos; con el

avance tecnológico, el ser humano ha ido dependiendo cada vez más de los recursos

energéticos, de tal forma que ha empezado a vivir en una sociedad de consumo

energético, en la que se utilizan dichos recursos para un mejor confort. Al tener como

referente de calidad de vida a los países industrializados, que son los mayores

consumistas, los países en vías de desarrollo quieren seguir su modelo; se suma a

esto la creciente población que provoca incrementar el consumo de energía.

Figura 1. Sociedad de consumo energético

Fuente: http://www.nocturnar.com/forum/fotografia/610225-paisajes-de-noche-

hd.html

En la actualidad, la generación de energía en el mundo es proveniente de los

combustibles fósiles en aproximadamente un 90%, con el petróleo como fuente

principal, estas fuentes son de energía no renovable y que producen gran

contaminación, por lo que es importante buscar otras alternativas que permitan el

aprovechamiento de recursos locales y restar el impacto ambiental, entre las cuales

podemos nombrar:

Energía eólica: Es la energía obtenida con las corrientes de aire.

Vázquez Soliz 3

Energía solar: Son sistemas que aprovechan la radiación solar incidente sobre la

tierra para generar energía eléctrica o calórica.

Energía geotérmica: Energía que se obtiene del calor interior de la tierra.

Energía hidráulica: Es obtenida del aprovechamiento de la energía potencial y

cinética del agua.

Energía de las olas: Energía obtenida del movimiento del agua en la superficie de los

océanos y mares.

Energía del biogás: Gas que se genera por la descomposición de materia orgánica.

Energía a partir del hidrógeno: Se extrae del metanol, que se extrae a su vez del gas

metano de las tierras de relleno sanitario, el estiércol de cerdo, la remolacha, etc.

Biocombustibles: Se obtienen a partir de la transformación de materias primas (como

soja, girasol, maíz, ricino, palmas, etc.), en aceites vegetales.

Energía nuclear: Una reacción nuclear consiste en la modificación de la composición

del núcleo atómico de un elemento, que muta y pasa a ser otro elemento como

consecuencia del proceso, lo cual libera energía. La energía nuclear, tiene como

principal ventaja que no utiliza combustibles fósiles con lo que no emite a la

atmósfera gases tóxicos o de efecto invernadero. 1

1.2.El sistema de Energía Eléctrica Ecuatoriano

La situación energética en nuestro país no difiere del resto, debido a la gran

dependencia de combustibles fósiles para sus diferentes usos, ya sea para el

transporte, generación eléctrica o calefacción, por poner unos ejemplos, además que

al tener subsidios en dichos combustibles como en sus derivados los hacen atractivos

para el contrabando en las regiones fronterizas de los países vecinos.

El consumo de energía eléctrica en el Ecuador es todavía dependiente de la

generación térmica y de la importación de Colombia, con los proyectos

hidroeléctricos recientemente construidos como Mazar con una potencia instalada de

170MW ubicado en el cantón Sevilla de Oro de la Provincia del Azuay; y los que

1 Fuente: LUCENA BONNY, Antonio. 1998 Energías Alternativas y tradicionales: Sus Problemas

ambientales. España. Talasa Ediciones, S. L. 127 páginas.

Vázquez Soliz 4

están en proceso de construcción como:Coca Codo Sinclair con una generación de

1500MWubicado entre las provincias de Napo y Sucumbíos, Minas San Francisco

con una generación de 270MW ubicado en el cantón Pucará de la Provincia del

Azuay y en los cantones de Zaruma y Pasaje de la provincia de El Oro, Sopladora

con una generación de 487MWubicado en el cantón Sevilla de Oro de la provincia

del Azuay y cantón Santiago de Méndez de la provincia de Morona Santiago, Toachi

Pilatón con una generación de 253MW ubicado en las provincias de Pichincha, Santo

Domingo de los Tsáchilas y Cotopaxi, entre otros se espera que esta situación

cambie, e incluso siendo optimistas se piensa en una posible exportación de la

energía producida en hidroeléctricas.

1.3.Generación Fotovoltaica

1.3.1. Energía Solar Fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es la que obtenemos por medio de arreglos de células

solares fotovoltaicas que forman paneles solares fotovoltaicos y son expuestos al Sol.

Esta energía es a nivel mundial la más difundida para electrificación en zonas

remotas donde la red pública no ha llegado, en un enfoque económico es la más

viable para la generación de electricidad en estas zonas.2

Figura 2. Célula Solar Fotovoltaica.

Fuente: http://www.arkiplus.com/las-celulas-solares

1.3.2. Principio de funcionamiento

Algunos de los fotones, que provienen de la radiación solar, impactan sobre la

primera superficie del panel, penetrando en este y siendo absorbidos por materiales

semiconductores, tales como el silicio o el arseniuro de galio.

2 Fuente: http://www.arkiplus.com/las-celulas-solares

Vázquez Soliz 5

Los electrones, subpartículas atómicas que forman parte del exterior de los átomos, y

que se alojan en orbitales de energía, son golpeados por los fotones (interaccionan)

liberándose de los átomos a los que estaban originalmente confinados.

Esto les permite, posteriormente, circular a través del material y producir

electricidad. Las cargas positivas complementarias que se crean en los átomos que

pierden los electrones, se denominan huecos y fluyen en el sentido opuesto al de los

electrones, en el panel solar.

Un conjunto de paneles solares transforman la energía solar (energía en forma de

radiación y que depende de la frecuencia de los fotones) en una determinada cantidad

de energía eléctrica del tipo de corriente continua, también denominada DC

(Corriente Directa).

Figura 3.Representación de la diferencia de potencial, o voltaje DC con respecto al

tiempo.

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua

1.3.3. Paneles Solares

Figura 4. Paneles Solares

Fuente: http://aerogeneradores-energia-eolica.blogspot.com/2012/06/que-es-un-

panel-solar.html

Vázquez Soliz 6

La transformación de la energía proveniente de la radiación solar en corriente

eléctrica se da mediante el uso de paneles solares o fotovoltaicos. Esta energía

radiante es transferida por medio del efecto fotovoltaico directamente a los electrones

presentes en cristales de silicio dopado. Debido a este efecto, surge un voltaje

eléctrico en consecuencia a la absorción de la radiación ionizante.3

1.3.3.1.Punto de máxima potencia

Una placa o célula solar puede operar en un amplio rango de voltajes e intensidades

de corriente. Esto puede lograrse variando en el circuito eléctricola resistencia

eléctrica por una parte, y por la otra variando la impedancia de la célula desde el

valor cero (valor de cortocircuito) a valores muy altos (circuito abierto),

determinandose el punto de potencia máxima teórica, es decir, el punto que

maximiza V frente a I, o lo que es lo mismo, la carga para la cual la célula puede

entregar la máxima potencia eléctrica para un determinado nivel de radiación.

Figura 5. Representación del punto de Potencia Máxima del panel solar.

Fuente: http://www.gobiernodecanarias.org/industria/guia/FOTOVOLTAICA/Guia%

20Fotovoltaica%20Final.html

El punto de potencia máxima de un dispositivo fotovoltaico varía con la iluminación

incidente. Para sistemas bastante grandes se puede justificar un incremento en el

precio con la inclusión de dispositivos que midan la potencia instantánea por medida

continua del voltaje y la intensidad de corriente (y de ahí la potencia transferida), y

usar esta información para ajustar, de manera dinámica y en tiempo real, la carga

3 Fuente: http://aerogeneradores-energia-eolica.blogspot.com/2012/06/que-es-un-panel-solar.html

Vázquez Soliz 7

para que se transfiera siempre la máxima potencia posible, a pesar de las variaciones

de luz que se produzcan durante el día.

1.3.3.2.Selección de los módulos fotovoltaicos

Se selecciona el módulo fotovoltaico con lo cual se tendrán las siguientes

características:

Tipo de Panel

Modelo

Potencia pico (Pp)

Subsidio de alimentación: ± 5%

Tensión de máxima potencia: Vmp

Intensidad de máxima potencia Imp

Tensión de circuito abierto Vca

Intensidad de cortocircuito Icc

La eficiencia del módulo

Voltaje que soporta

Dimensión del módulo (L en mm)

Temperatura de Operación Normal

1.3.3.3.Cálculo de los módulos fotovoltaicos

1.3.3.3.1. Número de módulos en serie

El número de módulos en serie viene determinado por el valor entero superior dado

por la expresión:

𝑁𝑚𝑠 =𝑉𝑏

𝑉𝑚𝑝−3Ecuación 1

Dónde:

Vázquez Soliz 8

Nms es el número de módulos en serie

Vb es el voltaje nominal de las baterías

Vmp es el voltaje de máxima potencia

Para fijar la tensión nominal de la batería hay que tener en cuenta tanto la energía

demandada como lapotencia demandada.

1.3.3.3.2. Número de ramales en paralelo

El número de ramales en paralelo viene determinado por el valor entero

redondeadodado por la expresión:

𝑁𝑟𝑝 =𝐸𝑔𝑓(𝑚𝑑)

ℎ.𝑠.𝑝(𝑚𝑑)∗𝑃𝑛𝑏 Ecuación 2

Dónde:

Nrp es el Número de ramales en paralelo

Egf(md) es la energía diaria media mensual que debe aportar el generador fotovoltaico

en el mes más desfavorable

h.s.p (md) es la cantidad de horas sol pico para la inclinación del panel.

Pnb es la potencia nominal de las baterías.

𝑃𝑛𝑏 = 𝐼𝑚𝑝 ∗ 𝑉𝑛𝑏Ecuación 3

Dónde:

Vnb es el voltaje nominal de las baterías

Imp es la intensidad de máxima potencia

Luego el número total de módulos es:

𝑁𝑡𝑚 = 𝑁𝑚𝑠 ∗ 𝑁𝑟𝑝Ecuación 4

Dónde:

Ntm es el número total de módulos fotovoltaicos.

Vázquez Soliz 9

Nms es el número de módulos en serie

Nrp es el Número de ramales en paralelo

Figura 6. Radiación media Mensual calculada con el programa ISOCAD - Radiación

Fuente: Programa “ISOCAD – Radiación”

Todos los paneles solares son instaladosa una inclinacióndeterminada sobre

lahorizontalpara un mejor aprovechamiento de la radiación, con la ayuda del

software “ISOCAD - Radiación” y colocando como referencia a Cuenca se obtiene la

Figura 6, pero debido a factores de suciedad comúnmente en el Ecuador se escoge un

ángulo de 15º con orientación norte.

El campo fotovoltaico tendrá las siguientes características en condiciones estándar:

Potencia pico en configuración paralela =Nrp * Potencia pico de cada panel[Wp]

Intensidad de cortocircuito = Nrp * Intensidad de Corto Circuito[A]

Tensión de circuito abierto =Nms * Tensión de circuito abierto del panel solar[V]

Intensidad de máxima potencia =Nrp * Intensidad de máxima potencia del panel

solar[A]

Vázquez Soliz 10

Tensión de máxima potencia =Nms * Tensión de máxima potencia del panel solar

[V]4

1.3.4. Sistemas de Almacenamiento de Energía

Los paneles solares fotovoltaicos instalados siempre se encuentran disponibles para

la generación de energía eléctrica, sin embargo depende de factores externos a ellos

como es la presencia variable de la radiación solar debido al ciclo diario (días y

noches) al ciclo anual de las estaciones y a la variación atmosférica (días nublados,

lluviosos, claros, etc.); por esta razón es necesario instalar un sistema de

almacenamiento de energía o también llamados acumuladores para compensar los

días no favorables para la radiación solar o la ausencia de la misma.

El acumulador almacena energía en forma de energía potencial química,

transformándola en energía eléctrica capaz de cumplir con las siguientes funciones:

Suministrar energía para alimentar los consumos durante varios días

independientemente de la producción eléctrica de los módulos fotovoltaicos en

ese momento.

Mantener un nivel de tensión estable dentro de un cierto rango

independientemente de que el generador solar funcione en ese momento o no.

Es capaz de suministrar una potencia igual a la que el generador solar podría dar

en un momento propicio.

Al utilizar acumuladores existen una serie de inconvenientes como son:

No toda la energía que se almacena en un acumulador puede ser retirada después

en el proceso de descarga, perdiendo su capacidad de almacenamiento

progresivamente.

La vida útil del acumulador disminuye con el uso debido a que ésta se mide en

ciclos y no en tiempo. Un ciclo es el proceso completo de carga y de descarga.

4 STYLE, Oliver. 2012. Energía Solar Autónoma: Planificación, dimensionado e instalación de un

sistema fotovoltaico autónomo. España. Oliver Style. 166 páginas.

Vázquez Soliz 11

La elección del sistema de acumulación de un sistema de Generación fotovoltaico

siempre es una combinación entre lo económico y lo técnico, tomando en cuenta

siempre la confiabilidad y la vida de la instalación.

La importancia de un sistema de acumulación de energía electroquímica dentro de la

instalación de un sistema de generación fotovoltaica radica en su utilización, de esta

forma podemos dividirlo en tres clases:

Instalaciones autónomas, en las que el principal consumo se presenta en horas que

existe poca o ninguna presencia de radiación solar. En este caso el acumulador es de

vital importancia dentro de la instalación.

Instalaciones fotovoltaicas, en las que el principal consumo se presenta en horas que

existe radiación solar, por lo cual el acumulador trabaja menos ya que existe una

potencia aprovechada directamente desde el generador fotovoltaico. En este caso el

acumulador puede ser de menor importancia dentro de la instalación.

En instalaciones fotovoltaicas, en las que el sistema de acumulación de energía no es

necesario dentro del sistema, debido a que no se almacena en forma de energía

electroquímica.

1.3.4.1.El acumulador

Figura 7. Acumuladores

Fuente: http://www.supercapturador.com.mx/reciclado_baterias_acumuladores.php

Vázquez Soliz 12

El acumulador es un dispositivo compuesto por elementos activos que convierten

directamente la energía química en energía eléctrica mediante una reacción

electroquímica de reducción-oxidación (redox).

Existen dos tipos de acumuladores, los cuales son:

Acumulador que sólo se descarga. Se conocen como pilas y no se lo puede

recargar.

Acumulador que se puede recargar luego de una descarga. Se conocen como

baterías.

1.3.4.2.Las baterías

Figura 8. Baterías

Fuente: http://www.baterias-chile.cl/

Las baterías según su régimen de funcionamiento se dividen en:

De ciclo o descarga superficial. Batería compuesta de placas pequeñas que no

puede soportar mucha descarga antes de llegar a un nivel bajo de carga. Estas

baterías permiten una descarga rutinaria de hasta un 15 o 20% de su capacidad

sin presentar un deterioro apreciable.

De ciclo o descarga profunda. Bateríacon grandes placas que pueden soportar

mucha descarga antesde llegar a un nivel bajo de carga. Estas baterías permiten

una descarga de hasta un 80% de su capacidad sin presentar un deterioro

apreciable.

Las baterías para uso fotovoltaico son de ciclo o descarga profunda. Los ciclos

continuos de carga y descarga de una batería hacen que ésta pierda capacidad con el

tiempo, debido a que se va perdiendo material activo. Se considera que la batería ha

Vázquez Soliz 13

llegado a su límite de vida útil cuando su capacidad se ha reducido al 80% de la

nominal.

En la actualidad, las baterías más utilizadas son las de plomo-ácido debido a su bajo

costo. Hay dos tipos fundamentales de estas baterías:

- Plomo-ácido líquido (abiertas). Se les debe añadir agua destilada periódicamente.

- Baterías de gel selladas VRLA (Valve Regulated Lead Acid o Válvula deplomo-

ácido regulada en español). Son mucho más robustas que las de plomo-ácido

líquidas, no precisan mantenimiento (no hay que rellenar el electrolito), necesitan

menos energía para ser recargadas, permiten más profundidad de descarga, son más

transportables, pero también son más caras y hay que tener en cuenta que no se

puede superar su tensión de carga porque da lugar a la gasificación, por lo cual actúa

la válvula de seguridad, se secan y se deterioran.

1.3.4.2.1. La capacidad de una batería.

La capacidad de una batería se mide en amperios hora (Ah) relacionado siempre a un

determinado tiempo (horas) de descarga. La capacidad nominal es la multiplicación

de la intensidad de descarga por la cantidad en horas que ésta actúa.

Por ejemplo: Si la batería tiene 300 Ah C20 (el 20 debajo de la C significa a 20 horas)

significa hay disponibles 15 amperios durante 20 horas de descarga.

Normalmente la capacidad nominal de una batería viene determinada por el

fabricante bajo determinadas condiciones de operación. Una vez que el acumulador

se encuentre instalado, las condiciones de trabajo pueden ser distintas lo cual hay que

tomar en consideración.

Para el cálculo de la capacidad requerida en una instalación fotovoltaica se puede

utilizar la siguiente fórmula:

𝐶 =𝐸𝑑í𝑎∗𝑛

𝑉𝑏∗𝑃𝐷𝑚á𝑥∗𝜂𝑖𝑛𝑣∗𝜂𝑏𝑎𝑡Ecuación 5

Dónde:

C es la capacidad

Vázquez Soliz 14

Edía es el consumo energético de un día.

n es el número de días de autonomía sin irradiación solar.

Vb es el voltaje total de las baterías instaladas (normalmente 12V o 24V)

PDmáx es la profundidad de descarga máxima.

0,6-0,8 Baterías de alto volumen de electrolito.

0,4-0,5 Baterías tipo monobloque.

0,2-0,3 Baterías de arranque (automóviles).

inv es la eficiencia del inversor

bat es la eficiencia de la batería en el proceso de descarga (generalmente 0,8).

Para obtener tanto tensiones de trabajo como capacidad requerida para una

determinada instalación se pueden disponer arreglos de baterías, ya sea en serie,

paralelo o la combinación de ambas.

Para el cálculo del número de baterías conectadas en serie, se puede utilizar la

siguiente formula:

# 𝑑𝑒𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑠𝑒𝑛𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 = 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒𝑑𝑒𝑙𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑑𝑒𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑑𝑒𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎

𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒𝑑𝑒𝑐𝑎𝑑𝑎𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟í𝑎Ecuación 6

Así mismo, para el tiempo de disponibilidad de horas de descarga se puede utilizar la

siguiente fórmula:

𝑡 = # 𝑑𝑒𝑑𝑖𝑎𝑠𝑑𝑒𝐴𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚í𝑎 ∗ 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠𝑑𝑒𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜Ecuación 7

Con lo que la Ecuación 5 quedaría:

𝐶t =𝐸𝑑í𝑎∗𝑛

𝑉∗𝑃𝐷𝑚á𝑥∗𝜂𝑖𝑛𝑣∗𝜂𝑏𝑎𝑡Ecuación 8

Para cambiar el valor de Ct sabemos que:

𝐶100 = 1,25 ∗ 𝐶10Ecuación 9

Por lo que para cambiar de cualquier valor de Ct a C100 y a C10 utilizaremos una regla

de tres simplede la siguiente manera:

Vázquez Soliz 15

90 25%100 − 𝑡 𝑥

Entonces tenemos:

𝑥 = (100−𝑡)∗25%

90Ecuación 10

El resultado nos da en porcentaje (%) lo cual dividimos para 100 para obtener un

valor decimal y este nuevo valor de “x” se utiliza para la siguiente ecuación:

𝐶100 = (1 + x ) ∗ 𝐶𝑡Ecuación 11

Y para obtener el valor en C10 usaremos la Ecuación 9 y se elige la batería a

utilizarse.

1.3.4.2.2. Profundidad de descarga de las baterías

Hace referencia a los Ah (Amperios hora) extraídos del acumulador plenamente

cargado y está expresado en un porcentaje de la capacidad nominal. Su opuesto es el

estado de carga, que es la capacidad disponible de la batería también expresada como

un porcentaje de la capacidad nominal.

Un típico requerimiento en las condiciones de trabajo de un acumulador solar

comprende la descarga diaria entre el 10% y el 25% de su capacidad y un 70% u

80% de descarga una o dos veces al año.

1.3.5. Regulador de Carga

Figura 9. Regulador de Carga

Fuente: http://www.tutiendasolar.es/Reguladores-de-carga-con-led-Regulador-Dres-

RSP12-10-12V-10A-Sunstar.html

Vázquez Soliz 16

La principal misión del regulador es la de administrar la corriente eléctrica que

absorbe o entregala batería o grupo de baterías, esto lo logra vigilando continuamente

el ciclo de carga y descarga de las baterías. El regulador siempre es recomendable

para la seguridad y protección del sistema de almacenamiento de energía.

Su labor consiste en evitar sobrecargas y sobredescargas en las baterías, de tal

manera que si las bateríasestántotalmente cargadas y el panel recibe radiación, éste

intentará inyectar energía en la bateríasobrecargándola, para evitar esto el regulador

corta esta inyección de energía. En elcaso contrario, si el acumulador está bajo de

carga y se intenta seguir extrayendo energía,el regulador corta el suministro de

energía protegiendo así la batería.

La programación interna proporciona un control capaz de adaptarse a las distintas

situacionesde forma automática, y son muchos los reguladores que permiten

lamodificación fácilde sus parámetros de funcionamiento.

Existen dos tipos de reguladores según su configuración de funcionamiento: el

regulador paralelo y el regulador serie.

El regulador paralelo (shunt) desvíahacia un dispositivo de baja resistencia la energía

del generador fotovoltaico cuando las baterías se encuentran totalmente cargadas.

Este regulador no se utiliza en sistemas grandes ya que disipar una potencia eléctrica

grande acarrea problemas técnicos y económicos.

El regulador serie desconecta el generador solar del sistema de acumulación, por lo

cual no existe disipación de potencia eléctrica; es decir, interrumpe el circuito entre

los paneles y la batería.

Conviene tener en cuenta tres puntos:

Al manipular las conexiones del regulador, aunque la radiación solar sobre los

paneles fotovoltaicos sea mínima, lo más seguro es queexista tensión en el

circuito de los paneles.

No todos los reguladores son iguales, ni seinstalan de la misma manera, ni

realizan su función utilizando la misma metodología.Por ello, no se comienza a

conectar un regulador fotovoltaico sin antes estartotalmente seguro de haber

entendido las instrucciones de instalación y operacióndel equipo.

Vázquez Soliz 17

En el hipotético caso de que no se disponga de instrucciones para la conexión

delregulador, se tendrá siempre en cuenta que lo primero en conectar y lo último

endesconectar es la línea regulador/baterías.

1.3.5.1.Límites de carga

Para evitar descargas profundas en las baterías, el suministro de energía a las cargas

se interrumpe cuando el voltaje de la batería cae por debajo de un cierto límite,

llamado “voltaje de desconexión de consumo”. El suministro no debe reanudarse

hasta que la batería alcance otro límite más alto, conocido como “voltaje de

reconexión de consumo”. En un sistema de 12 Vcc, a 25 ºC, la desconexión suele

darse entre 11,1 V y 11,4 V. En uno de 24 Vcc entre 22,2 V y 22,8 V. Y en sistemas

de 48 Vcc entre 44,4 Vcc y 45,6 Vcc.

Es necesario también proteger las baterías contra sobrecargas, por lo que debe

limitarse la corriente de carga cuando el voltaje alcanza un cierto límite, llamado

“voltaje de fin de carga”. Dicha corriente no debe restablecerse hasta que el voltaje

caiga por debajo de otro límite, denominado “voltaje de reposición de carga”.

Depende del sistema empleado y del acumulador, pero en un sistema de 12 Vcc, a 25

ºC, la desconexión suele darse entre los 13,7 V y 14,4 V. En uno de 24 Vcc entre

28,7 V y 29 V. Y en sistemas de 48 Vcc entre 57 Vcc y 58 Vcc.5

Figura 10. Límites de Carga de una batería

Fuente: http://www.mansur-solar.com/productos/controlador.php

5 Mansur Solar. Controlador de Cargador de Batería. <http://www.mansur-

solar.com/productos/controlador.php>.

Vázquez Soliz 18

Convertidores

Figura 11. Convertidores

Fuente: http://www.vxipower.com/product_pdetail_24V-INPUT---AJ-SERIES-

PURE-SINEWAVE-INVERTER_177.htm

Su función es adecuar las características de la energía generada o acumulada a las

demandadas por las aplicaciones de la instalación, según su demanda se pueden

clasificaren:

Convertidor CC/CC, que convierte el nivel de voltaje generado o acumulado en

Corriente Continua (CC), al voltaje que necesitan determinadas aplicaciones en

Corriente Continua.

Convertidor CC/CA o inversor, que convierte la energía generada o almacenada

en forma de Corriente Continua a Corriente Alterna (CA), Existen dos tipos de

inversores: Los inversores autónomos o aislados y los inversores con conexión a

la red eléctrica.

1.3.5.2.El inversor autónomo

El inversor autónomo es el que se utiliza en instalaciones fotovoltaicas alejadas de la

red eléctrica. Este inversor se conecta al sistema de acumulación, es decir, se conecta

a las baterías. El inversor autónomo es muy útil en sectores como: electrificación

Vázquez Soliz 19

rural autónoma, telecomunicaciones, náutica, vehículos de transporte, sistemas de

emergencia, y en general donde se disponga de un sistema de acumulación y sea

necesaria la corriente alterna convencional.

A la hora de diseñar, calcular o elegir el inversor es necesario tener presente que hay

que introducir en los cálculos la eficiencia de esta transformación energética. Este

inversor debe incorporar un circuito de arranque automático que detecte cuándo se

conecta un consumo. Mientras se encuentre en estado de espera y no esté

alimentando ninguna carga, el convertidor consume muy poca energía.

La potencia del inversor y el tiempo que esté funcionando deben estar acorde con la

capacidad nominal del acumulador o baterías. Generalmente en las baterías ácidas:

cuanto más corto es el tiempo de descarga, más pequeña es la cantidad de energía

disponible. Por ello se debe elegir un sistema de acumulación de acuerdo al inversor

y viceversa.

También se debe seleccionar el inversor de acuerdo a las características de los

consumos a alimentar, los cuales pueden ser de dos tipos: Las cargas resistivas y las

cargas inductivas.

Las cargas resistivas son aquellas en las que la electricidad produce calor o luz, y las

cargas inductivas son las que generan movimiento. Estas últimas necesitan una

mayor cantidad de energía para hacerlas arrancar que para mantenerlas en

funcionamiento; este aumento de energía demandada debe ser tenido en cuenta a la

hora de elegir el convertidor, dado que el convertidor ha de ser capaz de entregar la

potencia requerida en este instante.

En el mercado se encuentra disponible una amplia gama de inversores:

Inversores de onda cuadrada, especialmente indicados para cargas resistivas.Son

los de más bajo costo.

Inversores de onda senoidal, indicados para cualquier aparato eléctrico,

suministran una corriente alterna de gran calidad. Son los de más alto costo.

Inversores de onda cuadrada modificada o senoidal modificada. Se encuentran

entre los dos anteriores, tanto en calidad de la onda suministrada como en precio.

Vázquez Soliz 20

En cuanto a la ubicación física se refiere, en primer lugar hay que tomar en cuenta las

especificaciones dadas por el fabricante. También tener presente que la temperatura

del lugar en donde va a ser instalado este equipo debe ser menor de 40ºC, en un lugar

seco y protegido de la intemperie. Es importante que no queden cubiertas las rejillas

de ventilación. Y siempre hay que colocarlo lo más próximo posible a las baterías

debido a la caída de tensión que se podría dar en los cables de comunicación, pero

tiene que quedar libre de la emisión de gases de las baterías.

La sección de los conductores entre batería y convertidor debe ser la adecuada en

función de la longitud de la línea. En caso contrario, supondría grandes caídas de

tensión si no se utilizan secciones correctas, reduciendo el rendimiento e incluso

dañando el convertidor si no tuviera protección por baja tensión de alimentación.6

1.3.5.3.El inversor de conexión a red

El inversor de conexión a red es el encargado de proporcionar corriente alterna

senoidal a partir de la energía entregada por los paneles fotovoltaicos. La energía que

entrega este inversor se encuentra sincronizada con la existente en la red de

abastecimiento.

Los sistemas fotovoltaicos de pequeño tamaño deben desconectarse de la red cuando

empeore la calidad de ésta. En sistemas fotovoltaicos de gran tamaño, la compañía

eléctrica puede preferir que no se desconecten, ya que en ocasiones éstos ayudan a

superar la perturbación eléctrica.

La forma de onda de la corriente eléctrica de la salida del inversor debe ser lo más

senoidal posible minimizando el contenido de armónicos inyectados en la red

convencional.

1.3.5.3.1. Selección de la potencia del inversor fotovoltaico de conexión a red

Para la selección de un inversor en instalaciones fotovoltaicas de conexión a red,

habrá que elegir un convertidor cuya potencia sea ligeramente menor que la máxima

6 ROLDÁN VILORIA, José. 2012. Necesidades energéticas y propuestas de instalaciones solares.

España. Paraninfo. 272 páginas. Primera edición.

Vázquez Soliz 21

del campo fotovoltaico. Se recomienda que la potencia nominal del inversor sea entre

un 15% y un 20% menor que la potencia pico del campo fotovoltaico.

Esto es así por las siguientes razones:

El campo fotovoltaico pocas veces entrega su potencia pico debido a que ésta es

medida en condiciones muy favorables de insolación y temperatura (1000 W/m2

y 25ºC). Normalmente o la intensidad de radiación no es tan alta o la temperatura

de la célula o panel es mayor.

La potencia nominal del inversor es un dato referido a la salida del mismo, y

lógicamente para que el inversor entregue esa potencia ha de demandar una

potencia mayor del campo fotovoltaico.

Respecto a la eficiencia del inversor cuando trabaja a cargas parciales, este tipo de

aparatos suelen mantener eficiencias de transformación aceptables.

1.3.5.3.2. Seguimiento del punto de máxima potencia

El inversor fotovoltaico de conexión a red debe incorporar un dispositivo electrónico

denominado MPPT o seguidor del punto de máxima potencia, que tiene la misión de

extraer (en todo momento) la máxima potencia disponible del generador para

inyectarla en la red, esto debido a que la potencia entregada por los paneles solares

va a cambiar dependiendo de la cantidad de luz solar que reciben y de la temperatura

de trabajo.

1.3.5.3.3. Conexión a tierra

En los sistemas fotovoltaicos conectados a red existen ciertas dudas sobre la

conexión a tierra, mismas que se explican a continuación.

La existencia de una puesta a tierra para conducir las corrientes de fuga o

inducidas.

La estructura soporte del generador fotovoltaico debe encontrarse conectada a

unsistemade puesta a tierra independiente de la del neutro de la red para

garantizar el camino para un descarga atmosférica accidental.

Vázquez Soliz 22

Un sistema fotovoltaico correctamente instalado no representa un elemento

adicional de atracción de rayos en un edificio.

Incluso en pequeñas instalaciones, la seguridad es materia no negociable. El

aislamiento y la separación galvánica entre la red y el generador fotovoltaico son

esenciales. El sistema fotovoltaico también incorpora dispositivos de protección

como fusibles, seccionadores, varistores y relés de tensión. Los varistores son

dispositivos de protección contra sobretensiones producidas por descargas

atmosféricas. Son aislantes hasta que llegan a la tensión a la que han sido seteados,

entonces se convierten en conductores. Después de su actuación quedan inutilizados

y hay que sustituirlos.

1.3.5.3.4. Factor de potencia

La instalación de generadores fotovoltaicos domésticos puede aumentar la demanda

de potencia reactiva de la vivienda. Este hecho es significativo para la compañía

eléctrica, ya que normalmente no factura el consumo de potencia reactiva a este tipo

de usuarios, es decir cobra por energía activa a un usuario mientras le tiene que

suministrar energía reactiva sin cargo alguno, la forma de compensar esto es que el

factor de potencia sea lo más cercano a 1 en los sistemas fotovoltaicos conectados a

la red.

Las normas ANSI/IEEE 929 (1988) y CEI 1727 (1995) establecen un factor de

potencia inductivo mayor a 0.85 para sistemas fotovoltaicos conectados a la red.

1.3.5.3.5. Protección

En las instalaciones fotovoltaicas de conexión a red, si se detiene el suministro

eléctrico convencional, se detiene en ese mismo momento y por completo el

suministro eléctrico solar. No existe la posibilidad de que funcione el generador

fotovoltaico si no está funcionando la línea de abastecimiento eléctrico convencional.

Esto último es lo que se denomina protección por desconexión de la red, y representa

una seguridad absoluta para trabajadores y electricistas en el caso de que la compañía

eléctrica desconecte la red o haga alguna intervención por motivos de

mantenimiento.

Vázquez Soliz 23

Se debe cumplir la reglamentación vigente para la desconexión del equipo en caso de

anomalía. Desconexión automática en el caso de que se produzcan situaciones

anormales tales como corte o micro-corte de la red, variaciones de frecuencia,

subidas o bajadas de tensión fuera del rango admisible o distorsiones de la forma de

la onda.

Normalmente, una instalación fotovoltaica conectada a red está “esclavizada” por la

red (siguiendo siempre a ésta). La red controla la frecuencia del sistema eléctrico y la

instalación fotovoltaica se acoplará a ella.

1.3.6. Cableado

La sección de los conductores se calcula de acuerdo a la norma americana IEC,

según los siguientes criterios:

Intensidad máxima admisible.

Máxima caída de tensión.

En el cálculo de la intensidad máxima admisible se introduce un factor de corrección

de 0,8 por los conductores bajo tubo y 0,92 por la temperatura del terreno cuando se

ve afectada por ésta, utilizándose las siguientes expresiones:

CORRIENTE CONTINUA:

Caída de tensión: ∆𝑉 =2∗𝐿∗𝐼

𝑐∗𝑠 Ecuación 12

Intensidad: 𝐼 =𝑃

𝑉 Ecuación 13

CORRIENTE ALTERNA MONOFÁSICA.

Caída de tensión: ∆𝑉 =2∗𝐿∗𝐼∗𝑐𝑜𝑠𝜑

𝑐∗𝑠 Ecuación 14

Intensidad:𝐼 =𝑃

𝑉∗𝑐𝑜𝑠𝜑 Ecuación 15

Dónde:

V es la caída de tensión (V).

V es latensión nominal (V).

Vázquez Soliz 24

I es la Intensidad (A).

L es la longitud de la línea (m).

s es la Sección del conductordel conductor en mm2.

c es la Conductividad que para el cobre es 56, y para el aluminio es 35.

Se supondrá un cos (factor de potencia) de 0.9 para los cálculos.7

1.4.Sistemas Fotovoltaicos Autónomos

También se los llama sistemas fotovoltaicos autónomos, son las instalaciones que

carecen de conexión con la red eléctrica, siendo la instalación fotovoltaica más

común, tanto en la instalación domestica como de alumbrado, bombeo o de

telecomunicaciones.

Dentro de estos sistemas fotovoltaicos se pueden clasificar en sistemas con

acumulación y sistemas de conexión directa.

1.4.1. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos con Acumulación

Figura 12. Esquema de un sistema fotovoltaico autónomo con acumulación

Energia Solar

Generador

Fotovoltaico

Acumulador

Control

ReguladorConvertidor

CC / CA

Comunidad

Aislada

Fuente: Autor

7 STYLE, Oliver. 2012. Energía Solar Autónoma: Planificación, dimensionado e instalación de un

sistema fotovoltaico autónomo. España. Oliver Style. 166 páginas. Primera edición.

Vázquez Soliz 25

Los sistemas fotovoltaicos autónomos con acumulación son los que están conectados

a las baterías, lo cual permite el suministro eléctrico en periodos de poca o nula

radiación solar.

Según su consumo puede haber instalaciones con elementos de consumo de corriente

alterna, elementos de consumo de corriente continua y elementos de consumo tanto

de corriente alterna como de corriente continua simultáneamente.

1.4.2. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos con Conexión Directa.

Figura 13. Esquema de un sistema fotovoltaico autónomo con conexión directa

Energia Solar

Generador

FotovoltaicoControl

Convertidor

CC / CA

Comunidad

Aislada

Fuente: Autor

Los sistemas fotovoltaicos autónomos con conexión directa no disponen de baterías,

de tal forma que solamente se dispondrá de corriente eléctrica en los periodos que se

disponga de radiación solar, razón por la cual las interrupciones o variaciones del

suministro eléctrico no deben ser importantes en esta clase de sistemas.

Los Sistemas Fotovoltaicos Autónomos pueden tener diferentes aplicaciones, siendo

las más comunes la electrificación doméstica y los sistemas de bombeo.

La electrificación doméstica es la utilización más común de la energía solar

fotovoltaica, especialmente en casos de viviendas alejadas de la red eléctrica.

Las instalaciones domésticas también pueden dividirse en instalaciones fotovoltaicas

dispersas y centralizadas.8

1.4.3. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos Dispersos

Los sistemas fotovoltaicos autónomos dispersos son aquellos en los que cada

vivienda está alimentada por un generador fotovoltaico. Este sistema se utiliza



Vázquez Soliz 26

cuando existen problemas para la electrificación de un grupo de viviendas a través de

una línea general ya sea por dificultades del tipo económico o del tipo técnica. La

principal ventaja de este sistema es la independencia de diseño y posteriormente su

mantenimiento.

1.4.4. Sistemas Fotovoltaicos Autónomos Centralizados

Los sistemas fotovoltaicos autónomos centralizados son aquellos en las que un único

generador fotovoltaico alimenta a un grupo de viviendas. Las ventajas que se

presenta en este tipo de sistema son que tanto las baterías como el número de

módulos fotovoltaicos se reducen, así como también que solamente es necesario un

inversor y que se unifican las tareas de mantenimiento. Las principales desventajas

son el encarecimiento de la instalación por la necesidad de tendido de red eléctrica

para que el generador fotovoltaico se conecte con todas y cada una de las viviendas,

así como también que en un mantenimiento del sistema todas las viviendas se

quedarán sin alimentación de red eléctrica. 9

Figura 14. Esquema de un sistema fotovoltaico autónomo Disperso

Energia Solar

Generador

Fotovoltaico

Acumulador

Control


CC / CAVivienda

Generador

Fotovoltaico

Acumulador

Control


CC / CAVivienda

Fuente: Autor



Vázquez Soliz 27

Figura 15. Esquema de un sistema fotovoltaico autónomo Centralizado

Energia SolarGenerador

Fotovoltaico

Acumulador

Control


CC / CAVivienda

Vivienda

Fuente: Autor

1.5.Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red

Figura 16. Esquema de un sistema fotovoltaico conectado a red

Energia Solar

Generador

Fotovoltaico

Acumulador

Control


CC / CARed Electrica

Comunidad

Fuente: Autor

Los sistemas fotovoltaicos conectados a red son las instalaciones en las que la

energía generada por el campo fotovoltaico se vierte en su totalidad a la red de

electrificación.

Estos sistemas no poseen baterías ni reguladores de voltaje, se componen únicamente

de los módulos fotovoltaicos, y del inversor. Los módulos fotovoltaicos son los

Vázquez Soliz 28

mismos de una instalación autónoma, sin embargo los inversores deben tener las

siguientes características:

Disponer de un sistema de medida de energía entregada y consumida.

Ser capaz de interrumpir o reanudar el suministro en función de la energía

brindada por los paneles.

Adaptar la corriente alterna producida por el inversor a la fase de la energía de la

red de electrificación.

Un punto a tomar en cuenta en toda instalación fotovoltaica es que la producción

eléctrica del generador fotovoltaico es directamente proporcional a la energía solar

incidente y quesiempre se produce energía aun cuando el día esté más o menos

nublado.10



Vázquez Soliz 29

CAPÍTULO 2

DISEÑO DEL SISTEMA

Construcción de un modelo a escala de un sistema de Regulación e Inversión de

energía fotovoltaica, conmutación de fuentes de energía entre: la Red Eléctrica y la

fuente de Energía Fotovoltaica de tal forma que mientras exista energía eléctrica de

la Red, la energía fotovoltaica generada sea inyectada hacia la Red; caso contrario, se

aísle a la comunidad y la fuente de energía eléctrica sea la fotovoltaica, dejando de

esta forma a la energía fotovoltaica como fuente en caso de emergencia.

Figura 17. Diagrama de bloques del sistema

Energia Solar

Generador Fotovoltaico

Acumulador

Control


CC / CASistema de

ConmutaciónRed Electrica

Comunidad Aislada

Fuente: Autor

2.1.Diseño de Hardware

El hardware ha sido diseñado conforme a las necesidades de cada una de las partes

del proyecto como son la inversión de corriente (es decir pasar de corriente continua

a corriente alterna), El sistema de regulación para la carga de baterías o el sistema de

control en general.

Vázquez Soliz 30

Figura 18. Diagrama de bloques del hardware

Generador Fotovoltaico

AcumuladorO Baterías

Sistema de Regulación

ConvertidorCC / CA

O Inversor

Sistema de Conmutación

Cargas No Escenciales

Cargas Escenciales

Red Electrica

Fuente: Autor

2.2.Inversión de Corriente Alterna

A partir de los 12 voltios de corriente continua que genera el panel solar y se

acumula en las baterías, esta energía se convierte en corriente alterna y luego se la

amplifica de tal forma que sea capaz de sincronizarse con la red eléctrica.

Esto se logra mediante la generación de pulsos en dos pines del pic y PWM (Pulse

Width Modulation o Modulación de Ancho de Pulsos en español) en otros dos pines

del pic para luego estas cuatro señales ser llevadas a un driver mosfet (IR2110), que

cumple la función de conexión entre la parte analógica (5 voltios) y la parte de

potencia (12 Voltios).

A la salida del driver mosfet ya tenemos 4 señales en 12 Voltios por lo cual se

procede a enviarlas a cuatro transistores mosfet, cada señal a un transistor mosfet,

conectados en una configuración“puente H”.

Este “puente H” tiene la particularidad que tienen que ser activados dos transistores

simultáneamente; en el caso de la Figura 19, simultáneamente tendría que estar

encendido el transistor T1 y el T4, y apagados el T2 y el T3, y luego de la secuencia

de pulsos tendría que apagarse el T2 y el T3 y activarse el T1 y el T4; en los

transistores T1 y T2 se colocan las ondas cuadradas o generación de pulsos y en los

transistores T3 y T4 se introducen los PWM.

Vázquez Soliz 31

Figura 19.Puente H con transistores mosfet

Fuente: http://smartdreams.cl/page/2/

El “puente H” mediante su configuración nos permite formar la onda de corriente

alterna pero en PWM; para poder sincronizarla con la red eléctrica hace falta filtrar

dicha señal.

Luego del “puente H” se envía la onda a un transformador elevador que es el

encargado de elevar la tensión a un valor similar al valor de la red eléctrica.

Para el filtrado se utiliza un filtro LC para integrar los pulsos PWM y luego se coloca

un condensador para suavizar la onda generada y que sea lo más similar posible a

una onda senoidal pura.

Vázquez Soliz 32

Figura20. Diagrama Electrónico del Sistema de Inversión.

Fuente: Autor

En la figura 20 se muestra el diagrama electrónico del sistema de inversión que

consta principalmente del pic, los drivers mosfet que son el U3 y el U4 y los

transistores mosfet que son Q1, Q2, Q3 y Q4.

Además en este circuito se adjuntó un detector de cruce por cero para la onda

senoidal de la red eléctrica, e introducir esta señal en el pic para de esta forma poder

coordinar el lugar en donde tendría que empezar la forma de onda generada y poder

sincronizar ambas. Para la conexión entre la red eléctrica y la energía generada a

partir de corriente continua, se adjuntó un interruptor estático basado en un optotriac

que comanda a un triac de mayor potencia.

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-4

RA4/T0CKI6

RA5/AN47

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI16

RC2/CCP117

RC318

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC524

RC423

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F871

C1 C2

XTAL1 XTAL2

XTAL1

XTAL2

12

SW1

R1

VDD

R2 R3

6

5

4

1

2

U2

OPTOCOUPLER-NPN

R4

VDD

HIN10

LIN12

VB6

HO7

VS5

LO1

COM

2

SD11

VC

3 U3

IR2112

HIN10

LIN12

VB6

HO7

VS5

LO1

COM

2

SD11

VC

3 U4

IR2112

R5

R6

R7

R8

Q1

Q2

Q3

Q4

+12V

+12V

12

7V

127V

C3

C4

+12VDC

+12VDC

C5

C6

1

2

TRANSF

TBLOCK-M2

C7

1 2

U5:A

74LS14

VI1

VO3

GN

D2

U67809

C8

VI1

VO3

GN

D2

U77805

C9

VDD

D1

D2

D3

D4

1

2

6

4

U8

R9

D5

R10

U91

2

CARGA

TBLOCK-M2

12

7T

12

7T

+12V

1

2

3

AC

TBLOCK-M3

C10

+12V

CRYSTAL

XTA

L1

XTA

L2

1

2

DCPOT

TBLOCK-M2

1

2

DC

TBLOCK-M2

D6

D7

1N4148

D8

D9

D10

D11

C11

C12

+12Vdc

C13

C14

R11

R12

R13

R14

Vázquez Soliz 33

Figura 21. Placa impresa del Sistema de Inversión (PCB).

Fuente: Autor

2.3.Sistema de Regulación

Es un sistema utilizado para mantener la tensión de la batería mediante su control de

carga, además consta de un circuito de desconexión de la batería por bajo voltaje, así

como de uno de reconexión de la misma al momento de alcanzar un voltaje

determinado.

Vázquez Soliz 34

Figura 22. Diagrama Electrónico del Sistema de Regulación.

Fuente: Autor

2.3.1. Teoría de Control de Carga

El controlador de carga se muestra en la mitad superior del esquema. Cuando el

voltaje del panel fotovoltaico se eleva por encima de 12 V, existe flujo de corriente a

3

2

1

84

U1:A

5

6

7

84

U1:B

3

2

1

411

U2:A

5

6

7

411

U2:B

10

9

8

411

U2:C

12

13

14

411

U2:D

1

2

J1

1

2

J2

1

2

J3

D1

R1

R2

Q1

D2

Q2

C1

D3

F1

R3

6

5

4

1

2

U3

R4

R5

C2

VI1

VO3

GN

D2

U4

C3C4

R6

AK

D4

D5

R7

R8

R9

FLOT

R10

R11

C5R12

R13

C6

-tc

RT1

Q3D6D7D8D9

R14C7C8

C9

R15

R16

R17

C10

D10

D11R18

AK

D12

AK

D13

R19

R20

R21

AK

D14

R22Q4

DBV

Q5

R23

VI1

VO3

GN

D2

U5

C12C13

R24

Q6

R25

R26 C14

3

2

6

74

15

U6

R27R28

VRC15

R29

R30

D15

12

C11

Vázquez Soliz 35

través del diodo zener D1 causando la activación del transistor Q1 y este a su vez

alimentando al regulador de tensión U4 que proporciona 5 voltios para el resto de la

circuitería de controlador de carga. El poder del regulador de carga es suministrada

por la batería cuando el sol brilla sobre el panel fotovoltaico. Durante la noche, el

transistor Q1 se apaga con lo que se evita que el controlador de carga agote la

batería.

La mitad del circuito integrado U1 (U1:A) es el corazón del controlador de carga,

actúa como un circuito comparador / oscilador. Cuando el voltaje de la batería está

muy por debajo del ajuste de tensión de flotación, la salida de U1:A se activa, esto

hace que el LED se encienda en azul/verde y el opto-acoplador 4N35 también se

encienda. La salida del 4N35 activa el transistor FET Q2, que conecta la

alimentación del panel solar a la batería a través del diodo Schottky D2.

Cuando el voltaje de flotación es alcanzado, el circuito oscila justo por encima y por

debajo del ajuste de flotación y la corriente de carga de la batería se enciende y se

apaga. La frecuencia de oscilación cambia con el estado de la carga de la batería y la

corriente disponible del panel fotovoltaico. La frecuencia de conmutación máxima de

U1 está limitada debido a la histéresis proporcionada por R9 y las características de

paso bajo de R10, R12, FLOT y C5.

El termistor RT1 modifica la tensión de flotación a un valor ligeramente más alto

cuando el circuito experimenta temperaturas más frías. Esta compensación térmica

mejora la carga de la batería del tiempo frío.

La otra mitad de U1 (U1:B) siempre produce la salida opuesta a U1:A, este se usa

para accionar el indicador de estado bipolar, LED D4. El cortocircuito de los

terminales de SW, provoca el ajuste del voltaje de flotación en aumento, esto es útil

para la sobrecarga de vez en cuando (ecualizar) a la batería.

El diodo Schottky D2 impide el escape de energía de la batería de nuevo en el panel

solar por la noche. El diodo D3 se conecta como un circuito de palanca, si la batería

está conectada a la inversa el fusible se fundirá, precautelando al resto de la

circuitería de la destrucción.

Vázquez Soliz 36

2.3.2. Encendido Automático VR (Voltaje de Reconexión)

Se trata de un circuito comparador de tensión simple. Cuando el voltaje de la batería,

que se toca después de que el fusible F1, se eleva por encima de un valor límite

ajustable del amplificador se enciende el transistor Q6. El transistor se conecta a

tierra, al encender el circuito de carga. El ajuste de encendido se debe establecer para

activar el circuito cuando la tensión de la batería se eleva un poco por encima del

punto de ajuste DBV (Desconexión por Bajo Voltaje) para evitar la oscilación.

2.3.3. Teoría de Desconexión por Bajo Voltaje (DBV)

Cuando el transistor Q6 está activado, el transistor Q5 también se activa. Esto activa

los circuitos comparadores formados por U2:D y U2:C. Cuando el circuito está

activo y voltaje de la batería está por encima del punto de ajuste de DBV, la salida

del comparador U2:D pasa a nivel bajo y el transistor Q4 está desconectado. Esto

permite que la tensión de accionamiento llegue al gate de Q3, Q3 conecta la energía

de la batería a la carga. La resistencia R14 consume la tensión de control del

condensador C7 cuando el circuito se apaga.

Cuando Q6 está apagado, el voltaje de gate de Q3 en cortocircuito a tierra, causando

que la salida de potencia a la carga se apague.

U2:A y U2:B forman un oscilador de onda cuadrada que produce una frecuencia de

aproximadamente 350 Hz con una oscilación de voltaje de 0-12V. La salida del

oscilador es alimentada a los diodos D9, D8, D7 que es un circuito multiplicador de

voltaje para producir la tensión de accionamiento en el gate de Q3, ésta es

típicamente alrededor de 18.3V.

Una vez que el circuito de DBV se ha encendido, el diodo D10 alimenta la energía de

la carga de vuelta al circuito para mantenerlo activo. Los LED blancos de alta

iluminación D12 y D13 se activan a través de R18, una resistencia de limitación de

corriente.

El regulador de tensión U5 proporciona un voltaje de referencia para el circuito

oscilador y para los comparadores de la tensión de la batería U2:C y U2:D.

Vázquez Soliz 37

El comparador U2:C es el que censa batería baja. Cuando la batería llega a 0,6 V por

encima del punto de corte, la salida U2:C va alto y se enciende el LED verde D14.

La resistencia R20 establece la diferencia entre la indicación de bajo voltaje y el

voltaje de corte.

El diodo D11 protege el circuito contra picos de tensión inversa al conducir una

carga inductiva como un relé o un motor.

Figura 23. Placa impresa del Sistema de Regulación (PCB).

Fuente: Autor

2.4.Sistema de Control

El sistema de control en el caso del sistema de regulación se lo hace en la misma

placa como ya se explicó anteriormente en el numeral 3 capítulo 2.

El sistema de control en el caso del Sistema de Inversión de corriente alterna al igual

que en la sincronización o conmutación de fuentes se lo realiza mediante el

Pic16f871.

Vázquez Soliz 38

CAPÍTULO 3

PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL

3.1.Antecedentes

A partir de una fuente de corriente continua (baterías o panel solar) se tiene que

generar corriente alterna de tal forma que se pueda sincronizar energía de la red

eléctrica de distribución.

Se utiliza el pic16f871 que se lo programa en “mplab” para: generar 4 señales, 2 en

forma de onda cuadrada y dos con PWM; recibir una señal de cruce por cero de la

senoidal de la red eléctrica y hacer que esta señal cause el inicio en un determinado

punto de la onda para de esta manera igual con la forma de onda senoidal de la red

eléctrica; generar una señal, cuando la onda senoidal de la red sea la misma o lo mas

próximo posible a la onda senoidal generada por el pic, para el cierre de un

interruptor estático basado en triac.

3.2.Cuerpo del Programa

;*************************************************************

;PROGRAMA REALIZADO POR: PEDRO VAZQUEZ

;UDA-CUENCA-ECUADOR

;*************************************************************

LIST P=16F871

#INCLUDE "P16F871.INC"

ERRORLEVEL -302 ;SUPRIME LA ADVERTENCIA SOBRE LOS

BANCOS DE MEMORIA

__CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _HS_OSC

;*************************************************************

;DECLARACION DE VARIABLES

;*************************************************************

Vázquez Soliz 39

PDel0 EQU H'20'

FLAGS EQU H'21'

AUX EQU H'22'

#define BANCO0 bcf STATUS,5

#define BANCO1 bsf STATUS,5

#define FLAG FLAGS,0

#define CRUCE_CERO PORTB,0

#define PWM_1_AUX PORTC,0

#define PWM_2_AUX PORTC,1

#define PWM_1 PORTC,2

#define PWM_2 PORTC,3

#define SINCRONIZA PORTC,4

ORG 0x00

GOTO INICIO

;*************************************************************

;PROGRAMA PRINCIPAL

;*************************************************************

INICIO

BANCO1

movlw b'01000000'

movwf TRISC ;PONGO PIN 0, 1, 2, 3, 4 DEL PUERTO C

COMO SALIDA.

;*************************************************************

;CONDICIONES INICIALES

;*************************************************************

BANCO0

clrf PORTC

Vázquez Soliz 40

clrf FLAGS

;*************************************************************

;AJUSTE PARA LA ONDA DE 60Hz

;*************************************************************

movlw .3

movwf AUX

;*************************************************************

;SEMICICLO POSITIVO

;*************************************************************

POSITIVO_0 ;Medio ciclo del cruce por cero

bsf PWM_1_AUX ;lo activamos

call DEMORA_19

call CM8

POSITIVO_1

bsf PWM_1 ;lo activamos

call DEMORA_1

bcf PWM_1 ;lo apagamos

call DEMORA_51

POSITIVO_2


call DEMORA_2


call DEMORA_47

goto $+1

POSITIVO_3


call DEMORA_3

Vázquez Soliz 41


call DEMORA_45

POSITIVO_4


call DEMORA_4


call DEMORA_42

goto $+1

POSITIVO_5


call DEMORA_5


call DEMORA_40

nop

POSITIVO_6


call DEMORA_6


call DEMORA_38

goto $+1

POSITIVO_7


call DEMORA_7


call DEMORA_36

call CM4

POSITIVO_8


call DEMORA_8

Vázquez Soliz 42


call DEMORA_35

POSITIVO_9


call DEMORA_9


call DEMORA_33

goto $+1

POSITIVO_10


call DEMORA_10


call DEMORA_31

call CM5

POSITIVO_11


call DEMORA_11


call DEMORA_30

goto $+1

POSITIVO_12


call DEMORA_12


call DEMORA_29

goto $+1

POSITIVO_13


call DEMORA_13

Vázquez Soliz 43


call DEMORA_27

call CM5

POSITIVO_14


call DEMORA_14


call DEMORA_26

call CM4

POSITIVO_15


call DEMORA_14

call CM7

btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0_1


call DEMORA_25

goto $+1

nop

POSITIVO_16


call DEMORA_16


call DEMORA_24

goto $+1

nop

POSITIVO_17


Vázquez Soliz 44

call DEMORA_17


call DEMORA_23

nop

POSITIVO_18


call DEMORA_18


call DEMORA_22

POSITIVO_19


call DEMORA_19


call DEMORA_21

POSITIVO_20


call DEMORA_20


call DEMORA_19

call CM7

POSITIVO_21


call DEMORA_21


call DEMORA_19

nop

POSITIVO_22


call DEMORA_22

Vázquez Soliz 45


call DEMORA_18

POSITIVO_23


call DEMORA_23


call DEMORA_17

nop

POSITIVO_24


call DEMORA_24


call DEMORA_16

goto $+1

POSITIVO_25


call DEMORA_25


call DEMORA_15

call CM4

POSITIVO_26


call DEMORA_26


call DEMORA_14

call CM4

POSITIVO_27


call DEMORA_27

Vázquez Soliz 46


call DEMORA_13

call CM5

POSITIVO_28


call DEMORA_28


call DEMORA_12

call CM8

POSITIVO_29


call DEMORA_29


call DEMORA_12

nop

POSITIVO_30


call DEMORA_30


call DEMORA_11

goto $+1

nop

POSITIVO_31


call DEMORA_31


call DEMORA_10

call CM5

POSITIVO_32

Vázquez Soliz 47


call DEMORA_32


call DEMORA_9

call CM8

POSITIVO_33


btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0 ;reubicando la onda

goto $+1

call DEMORA_11 ;Franja de 40us (sin hacer nada)

goto $+1

call DEMORA_10

call CM7

btfsc CRUCE_CERO

bsf FLAG

goto $+4

CRUCE_0


bsf SINCRONIZA ;bit de salida para SINCRONIZACION

bsf FLAG

call DEMORA_6 ;Primera parte de Franja de 20us (sin

hacer nada)

call CM8


Vázquez Soliz 48

call DEMORA_4 ;Completa la Franja de 20us (sin hacer

nada)

nop

btfsc CRUCE_CERO

bsf FLAG

call DEMORA_4 ;Primera parte Franja de 20us

(reubicando la onda)

call CM7

POSITIVO_34


call DEMORA_5 ;Completa la Franja de 20us (reubicando

la onda)

call CM6

btfsc FLAG

goto $+3

btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0

call DEMORA_25

goto $+1

nop

btfss FLAG ;si no esta en alto la bandera saca de

sincronismo

bcf SINCRONIZA


call DEMORA_8

call CM5

POSITIVO_35

Vázquez Soliz 49


call DEMORA_35


call DEMORA_8

POSITIVO_36


call DEMORA_36


call DEMORA_7

btfsc FLAG

goto $+3

btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0 ; reubicando la onda

POSITIVO_37


call DEMORA_37


call DEMORA_6

goto $+1

nop

btfsc FLAG

goto $+3

btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0_1

POSITIVO_38


call DEMORA_38


call DEMORA_6

goto $+1

Vázquez Soliz 50

POSITIVO_39


call DEMORA_39


call DEMORA_5

call CM7

POSITIVO_40


call DEMORA_40


call DEMORA_5

nop

POSITIVO_41


call DEMORA_41


call DEMORA_4

call CM6

POSITIVO_42


call DEMORA_42


call DEMORA_4

goto $+1

POSITIVO_43


call DEMORA_43


call DEMORA_3

call CM7

Vázquez Soliz 51

Vázquez Soliz 52

POSITIVO_44


call DEMORA_44


call DEMORA_3

call CM4

POSITIVO_45


call DEMORA_45


call DEMORA_2

call CM8

POSITIVO_46


call DEMORA_46


call DEMORA_2

call CM5

POSITIVO_47


call DEMORA_47


call DEMORA_2

goto $+1

POSITIVO_48


call DEMORA_48


call DEMORA_2

Vázquez Soliz 53

POSITIVO_49


call DEMORA_49


call DEMORA_1

call CM5

POSITIVO_50


call DEMORA_50


call DEMORA_1

goto $+1

nop

POSITIVO_51


call DEMORA_51


call DEMORA_1

POSITIVO_52


call DEMORA_52


call CM6

POSITIVO_53


call DEMORA_53


call CM6

Vázquez Soliz 54

POSITIVO_54


call DEMORA_54


goto $+1

nop

POSITIVO_55


call DEMORA_55


goto $+1

POSITIVO_56


call DEMORA_56


nop

POSITIVO_57


call DEMORA_57


nop

POSITIVO_58


call DEMORA_58

POSITIVO_59

call DEMORA_59

POSITIVO_60


Vázquez Soliz 55

call DEMORA_57

goto $+1

POSITIVO_61

call DEMORA_59

POSITIVO_62

call DEMORA_58

nop

POSITIVO_63

call DEMORA_57

nop


nop

POSITIVO_64


call DEMORA_56


nop

POSITIVO_65


call DEMORA_55


goto $+1

POSITIVO_66


call DEMORA_54


goto $+1

Vázquez Soliz 56

nop

POSITIVO_67


call DEMORA_53


call CM6

POSITIVO_68


call DEMORA_52


call CM6

POSITIVO_69


call DEMORA_51


call DEMORA_1

POSITIVO_70


call DEMORA_50


call DEMORA_1

goto $+1

nop

POSITIVO_71


call DEMORA_49


call DEMORA_1

call CM5

Vázquez Soliz 57

POSITIVO_72


call DEMORA_48


call DEMORA_1

call CM5

btfsc FLAG

goto $+3

btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0

POSITIVO_73


call DEMORA_47


call DEMORA_2

goto $+1

POSITIVO_74


call DEMORA_46


call DEMORA_2

call CM5

POSITIVO_75


call DEMORA_45


call DEMORA_2

call CM8

Vázquez Soliz 58

POSITIVO_76


call DEMORA_44


call DEMORA_3

call CM4

POSITIVO_77


call DEMORA_43


call DEMORA_3

call CM7

POSITIVO_78


call DEMORA_42


call DEMORA_4

goto $+1

POSITIVO_79


call DEMORA_41


call DEMORA_4

call CM6

POSITIVO_80


call DEMORA_40


call DEMORA_5

nop

Vázquez Soliz 59

POSITIVO_81


call DEMORA_39


call DEMORA_5

call CM7

POSITIVO_82


call DEMORA_38


call DEMORA_6

goto $+1

POSITIVO_83


call DEMORA_37


call DEMORA_6

call CM7

POSITIVO_84


call DEMORA_36


call DEMORA_7

goto $+1

nop

POSITIVO_85


call DEMORA_35


Vázquez Soliz 60

call DEMORA_8

POSITIVO_86


call DEMORA_34


call DEMORA_8

call CM6

POSITIVO_87


call DEMORA_33


call DEMORA_9

goto $+1

POSITIVO_88


call DEMORA_32


call DEMORA_9

call CM8

POSITIVO_89


call DEMORA_31


call DEMORA_10

call CM5

POSITIVO_90


call DEMORA_30


Vázquez Soliz 61

call DEMORA_11

goto $+1

nop

POSITIVO_91


call DEMORA_29


call DEMORA_12

nop

POSITIVO_92


call DEMORA_28


call DEMORA_12

call CM8

POSITIVO_93


call DEMORA_27


call DEMORA_13

call CM5

POSITIVO_94


call DEMORA_26


call DEMORA_14

call CM4

POSITIVO_95


Vázquez Soliz 62

call DEMORA_25


call DEMORA_15

call CM4

POSITIVO_96


call DEMORA_24


call DEMORA_16

goto $+1

POSITIVO_97


call DEMORA_23


call DEMORA_17

nop

POSITIVO_98


call DEMORA_22


call DEMORA_18

POSITIVO_99


call DEMORA_21


call DEMORA_19

nop

POSITIVO_100


Vázquez Soliz 63

call DEMORA_20


call DEMORA_19

call CM7

POSITIVO_101


call DEMORA_19


call DEMORA_21

POSITIVO_102


call DEMORA_18


call DEMORA_22

POSITIVO_103


call DEMORA_17


call DEMORA_23

nop

POSITIVO_104


call DEMORA_16


call DEMORA_24

goto $+1

nop

POSITIVO_105


Vázquez Soliz 64

call DEMORA_15


call DEMORA_25

goto $+1

nop

POSITIVO_106


call DEMORA_14


call DEMORA_26

call CM4

POSITIVO_107


call DEMORA_13


call DEMORA_27

call CM5

POSITIVO_108


call DEMORA_12


call DEMORA_29

goto $+1

POSITIVO_109


call DEMORA_11


call DEMORA_30

goto $+1

Vázquez Soliz 65

POSITIVO_110


call DEMORA_10


call DEMORA_31

call CM5

POSITIVO_111


call DEMORA_9


call DEMORA_33

goto $+1

POSITIVO_112


call DEMORA_8


call DEMORA_35

POSITIVO_113


call DEMORA_7


call DEMORA_36

call CM4

POSITIVO_114


call DEMORA_6


call DEMORA_38

goto $+1

Vázquez Soliz 66

POSITIVO_115


call DEMORA_5


call DEMORA_40

nop

POSITIVO_116


call DEMORA_4


call DEMORA_42

goto $+1

POSITIVO_117


call DEMORA_3


call DEMORA_45

POSITIVO_118


call DEMORA_2


call DEMORA_47

goto $+1

POSITIVO_119


call DEMORA_1


call DEMORA_49

Vázquez Soliz 67

btfsc FLAG

goto $+3

btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0_1

nop

POSITIVO_120 ;Medio ciclo del cruce por cero

bcf PWM_1_AUX ;lo activamos

call DEMORA_19

call CM7

;*************************************************************

;SEMICICLO NEGATIVO

;*************************************************************

NEGATIVO_0 ;Medio ciclo del cruce por cero

bsf PWM_2_AUX ;lo activamos

call DEMORA_19

call CM8

NEGATIVO_1


call DEMORA_1


call DEMORA_51

NEGATIVO_2


call DEMORA_2


call DEMORA_47

goto $+1

Vázquez Soliz 68

NEGATIVO_3


call DEMORA_3


call DEMORA_45

NEGATIVO_4


call DEMORA_4


call DEMORA_42

goto $+1

NEGATIVO_5


call DEMORA_5


call DEMORA_40

nop

NEGATIVO_6


call DEMORA_6


call DEMORA_38

goto $+1

NEGATIVO_7


call DEMORA_7


call DEMORA_36

call CM4

Vázquez Soliz 69

NEGATIVO_8


call DEMORA_8


call DEMORA_35

NEGATIVO_9


call DEMORA_9


call DEMORA_33

goto $+1

NEGATIVO_10


call DEMORA_10


call DEMORA_31

call CM5

NEGATIVO_11


call DEMORA_11


call DEMORA_30

goto $+1

NEGATIVO_12


call DEMORA_12


call DEMORA_29

goto $+1

Vázquez Soliz 70

NEGATIVO_13


call DEMORA_13


call DEMORA_27

call CM5

NEGATIVO_14


call DEMORA_14


call DEMORA_26

call CM4

NEGATIVO_15


call DEMORA_15


call DEMORA_25

goto $+1

nop

NEGATIVO_16


call DEMORA_16


call DEMORA_24

goto $+1

nop

NEGATIVO_17


call DEMORA_17


Vázquez Soliz 71

call DEMORA_23

nop

NEGATIVO_18


call DEMORA_18


call DEMORA_22

NEGATIVO_19


call DEMORA_19


call DEMORA_21

NEGATIVO_20


call DEMORA_20


call DEMORA_19

call CM7

NEGATIVO_21


call DEMORA_21


call DEMORA_19

nop

NEGATIVO_22


call DEMORA_22


call DEMORA_18

Vázquez Soliz 72

NEGATIVO_23


call DEMORA_23


call DEMORA_17

nop

NEGATIVO_24


call DEMORA_24


call DEMORA_16

goto $+1

NEGATIVO_25


call DEMORA_25


call DEMORA_15

call CM4

NEGATIVO_26


call DEMORA_26


call DEMORA_14

call CM4

NEGATIVO_27


call DEMORA_27


call DEMORA_13

Vázquez Soliz 73

call CM5

NEGATIVO_28


call DEMORA_28


call DEMORA_12

call CM8

NEGATIVO_29


call DEMORA_29


call DEMORA_12

nop

NEGATIVO_30


call DEMORA_30


call DEMORA_11

goto $+1

nop

NEGATIVO_31


call DEMORA_31


call DEMORA_10

call CM5

NEGATIVO_32


call DEMORA_32

Vázquez Soliz 74


call DEMORA_9

call CM8

NEGATIVO_33


call DEMORA_33


call DEMORA_9

goto $+1

NEGATIVO_34


call DEMORA_34


call DEMORA_8

call CM6

NEGATIVO_35


call DEMORA_35


call DEMORA_8

NEGATIVO_36


call DEMORA_36


call DEMORA_7

goto $+1

nop

NEGATIVO_37


Vázquez Soliz 75

call DEMORA_37


call DEMORA_6

call CM7

NEGATIVO_38


call DEMORA_38


call DEMORA_6

goto $+1

NEGATIVO_39


call DEMORA_39


call DEMORA_5

call CM7

NEGATIVO_40


call DEMORA_40


call DEMORA_5

nop

NEGATIVO_41


call DEMORA_41


call DEMORA_4

call CM6

Vázquez Soliz 76

NEGATIVO_42


call DEMORA_42


call DEMORA_4

goto $+1

NEGATIVO_43


call DEMORA_43


call DEMORA_3

call CM7

NEGATIVO_44


call DEMORA_44


call DEMORA_3

call CM4

NEGATIVO_45


call DEMORA_45


call DEMORA_2

btfsc FLAG

goto $+3

btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0_1

call CM4

Vázquez Soliz 77

NEGATIVO_46


call DEMORA_46


call DEMORA_2

call CM5

NEGATIVO_47


call DEMORA_47


call DEMORA_2

goto $+1

NEGATIVO_48


call DEMORA_48


call DEMORA_2

NEGATIVO_49


call DEMORA_49


call DEMORA_1

call CM5

NEGATIVO_50


call DEMORA_50


call DEMORA_1

goto $+1

Vázquez Soliz 78

nop

NEGATIVO_51


call DEMORA_51


call DEMORA_1

NEGATIVO_52


call DEMORA_52


call CM6

NEGATIVO_53


call DEMORA_53


call CM6

NEGATIVO_54


call DEMORA_54


goto $+1

nop

NEGATIVO_55


call DEMORA_55


goto $+1

Vázquez Soliz 79

NEGATIVO_56


call DEMORA_56


nop

NEGATIVO_57


call DEMORA_57


nop

NEGATIVO_58


call DEMORA_58

NEGATIVO_59

call DEMORA_59

NEGATIVO_60

call DEMORA_56

decfsz AUX

goto $+3

movlw .3

movwf AUX

NEGATIVO_61

call DEMORA_59

NEGATIVO_62

call DEMORA_58

nop

Vázquez Soliz 80

NEGATIVO_63

call DEMORA_57

nop


nop

NEGATIVO_64


call DEMORA_56


nop

NEGATIVO_65


call DEMORA_55


goto $+1

NEGATIVO_66


call DEMORA_54


goto $+1

nop

NEGATIVO_67


call DEMORA_53


call CM6

NEGATIVO_68


call DEMORA_52

Vázquez Soliz 81


call CM6

NEGATIVO_69


call DEMORA_51


call DEMORA_1

NEGATIVO_70


call DEMORA_50


call DEMORA_1

goto $+1

nop

NEGATIVO_71


call DEMORA_49


call DEMORA_1

call CM5

NEGATIVO_72


call DEMORA_48


call DEMORA_2

NEGATIVO_73


call DEMORA_47


Vázquez Soliz 82

call DEMORA_2

goto $+1

NEGATIVO_74


call DEMORA_46


call DEMORA_2

call CM5

NEGATIVO_75


call DEMORA_45


call DEMORA_2

call CM8

NEGATIVO_76


call DEMORA_44


call DEMORA_3

call CM4

NEGATIVO_77


call DEMORA_43


call DEMORA_3

call CM7

NEGATIVO_78


call DEMORA_42

Vázquez Soliz 83


call DEMORA_4

goto $+1

NEGATIVO_79


call DEMORA_41


call DEMORA_4

call CM6

NEGATIVO_80


call DEMORA_40


call DEMORA_5

nop

NEGATIVO_81


call DEMORA_39


call DEMORA_5

call CM7

NEGATIVO_82


call DEMORA_38


call DEMORA_6

goto $+1

NEGATIVO_83


Vázquez Soliz 84

call DEMORA_37


call DEMORA_6

call CM7

NEGATIVO_84


call DEMORA_36


call DEMORA_7

goto $+1

nop

NEGATIVO_85


call DEMORA_35


call DEMORA_8

NEGATIVO_86


call DEMORA_34


call DEMORA_8

call CM6

NEGATIVO_87


call DEMORA_33


call DEMORA_9

goto $+1

Vázquez Soliz 85

NEGATIVO_88


call DEMORA_32


call DEMORA_9

call CM8

NEGATIVO_89


call DEMORA_31


call DEMORA_10

call CM5

NEGATIVO_90


call DEMORA_29

goto $+1

btfsc FLAG

goto $+3

btfsc CRUCE_CERO

goto CRUCE_0_1

bcf FLAG


call DEMORA_11

goto $+1

nop

NEGATIVO_91


call DEMORA_29

Vázquez Soliz 86


call DEMORA_12

nop

NEGATIVO_92


call DEMORA_28


call DEMORA_12

call CM8

NEGATIVO_93


call DEMORA_27


call DEMORA_13

call CM5

NEGATIVO_94


call DEMORA_26


call DEMORA_14

call CM4

NEGATIVO_95


call DEMORA_25


call DEMORA_15

call CM4

NEGATIVO_96


Vázquez Soliz 87

call DEMORA_24


call DEMORA_16

goto $+1

NEGATIVO_97


call DEMORA_23


call DEMORA_17

nop

NEGATIVO_98


call DEMORA_22


call DEMORA_18

NEGATIVO_99


call DEMORA_21


call DEMORA_19

nop

NEGATIVO_100


call DEMORA_20


call DEMORA_19

call CM7

NEGATIVO_101


Vázquez Soliz 88

call DEMORA_19


call DEMORA_21

NEGATIVO_102


call DEMORA_18


call DEMORA_22

NEGATIVO_103


call DEMORA_17


call DEMORA_23

nop

NEGATIVO_104


call DEMORA_16


call DEMORA_24

goto $+1

nop

NEGATIVO_105


call DEMORA_15


call DEMORA_25

goto $+1

nop

Vázquez Soliz 89

NEGATIVO_106


call DEMORA_14


call DEMORA_26

call CM4

NEGATIVO_107


call DEMORA_13


call DEMORA_27

call CM5

NEGATIVO_108


call DEMORA_12


call DEMORA_29

goto $+1

NEGATIVO_109


call DEMORA_11


call DEMORA_30

goto $+1

NEGATIVO_110


call DEMORA_10


call DEMORA_31

call CM5

Vázquez Soliz 90

NEGATIVO_111


call DEMORA_9


call DEMORA_33

goto $+1

NEGATIVO_112


call DEMORA_8


call DEMORA_35

NEGATIVO_113


call DEMORA_7


call DEMORA_36

call CM4

NEGATIVO_114


call DEMORA_6


call DEMORA_38

goto $+1

NEGATIVO_115


call DEMORA_5


call DEMORA_40

nop

Vázquez Soliz 91

NEGATIVO_116


call DEMORA_4


call DEMORA_42

goto $+1

NEGATIVO_117


call DEMORA_3


call DEMORA_45

NEGATIVO_118


call DEMORA_2


call DEMORA_47

goto $+1

NEGATIVO_119


call DEMORA_1


call DEMORA_50

goto $+1

nop

NEGATIVO_120 ;Medio ciclo del cruce por cero

bcf PWM_2_AUX ;lo activamos

call DEMORA_19

call CM5

Vázquez Soliz 92

goto POSITIVO_0 ;Empezamos nuevamente la onda

;============================================================

;============================================================

;SUBRUTINAS

;============================================================

;============================================================

;*************************************************************

;CRUCE POR CERO

;*************************************************************

CRUCE_0_1

clrf PORTC

bsf FLAG

btfsc CRUCE_CERO ;Chequeamos si ya no esta en 1 el pin de

cruce por cero

goto $-1

btfss CRUCE_CERO ;Chequeamos si ya esta en 1 y ahora si

mandamos a sincronizar.

goto $-1

POSITIVO_33_1 ;Parte del Positivo_33 despues del Cruce

por Cero

bsf PWM_1_AUX ;pin para positivo del Puente H


call DEMORA_6

call CM8


call DEMORA_9

goto $+1

Vázquez Soliz 93

POSITIVO_34_1


call DEMORA_34


call DEMORA_8

call CM6

POSITIVO_35_1


call DEMORA_35


call DEMORA_8

POSITIVO_36_1


call DEMORA_36


call DEMORA_7

goto $+1

nop

POSITIVO_37_1


call DEMORA_37


call DEMORA_6

call CM7

POSITIVO_38_1


call DEMORA_38


call DEMORA_6

goto $+1

Vázquez Soliz 94

POSITIVO_39_1


call DEMORA_39


call DEMORA_5

call CM7

POSITIVO_40_1


call DEMORA_40


call DEMORA_5

nop

POSITIVO_41_1


call DEMORA_41


call DEMORA_4

call CM6

POSITIVO_42_1


call DEMORA_42


call DEMORA_4

goto $+1

POSITIVO_43_1


call DEMORA_43


call DEMORA_3

Vázquez Soliz 95

call CM7

POSITIVO_44_1


call DEMORA_44


call DEMORA_3

call CM4

POSITIVO_45_1


call DEMORA_45


call DEMORA_2

call CM8

POSITIVO_46_1


call DEMORA_46


call DEMORA_2

call CM5

POSITIVO_47_1


call DEMORA_47


call DEMORA_2

goto $+1

POSITIVO_48_1


call DEMORA_48


Vázquez Soliz 96

call DEMORA_2

POSITIVO_49_1


call DEMORA_49


call DEMORA_1

call CM5

POSITIVO_50_1


call DEMORA_50


call DEMORA_1

goto $+1

nop

POSITIVO_51_1


call DEMORA_51


call DEMORA_1

POSITIVO_52_1


call DEMORA_52


call CM6

POSITIVO_53_1


call DEMORA_53


call CM6

Vázquez Soliz 97

POSITIVO_54_1


call DEMORA_54


goto $+1

nop

POSITIVO_55_1


call DEMORA_55


goto $+1

POSITIVO_56_1


call DEMORA_56


nop

POSITIVO_57_1


call DEMORA_57


nop

POSITIVO_58_1


call DEMORA_58

POSITIVO_59_1

call DEMORA_59

Vázquez Soliz 98

POSITIVO_60_1


call DEMORA_57

goto $+1

POSITIVO_61_1

call DEMORA_59

POSITIVO_62_1

call DEMORA_58

nop

POSITIVO_63_1

call DEMORA_57

nop


nop

POSITIVO_64_1


call DEMORA_56


nop

POSITIVO_65_1


call DEMORA_55


goto $+1

POSITIVO_66_1


call DEMORA_54

Vázquez Soliz 99


goto $+1

nop

POSITIVO_67_1


call DEMORA_53


call CM6

POSITIVO_68_1


call DEMORA_52


call CM6

POSITIVO_69_1


call DEMORA_51


call DEMORA_1

POSITIVO_70_1


call DEMORA_50


call DEMORA_1

goto $+1

nop

POSITIVO_71_1


call DEMORA_49


Vázquez Soliz 100

call DEMORA_1

call CM5

POSITIVO_72_1


call DEMORA_48


call DEMORA_2

POSITIVO_73_1


call DEMORA_47


call DEMORA_2

goto $+1

POSITIVO_74_1


call DEMORA_46


call DEMORA_2

call CM5

POSITIVO_75_1


call DEMORA_45


call DEMORA_2

call CM8

POSITIVO_76_1


call DEMORA_44


Vázquez Soliz 101

call DEMORA_3

call CM4

POSITIVO_77_1


call DEMORA_43


call DEMORA_3

call CM7

POSITIVO_78_1


call DEMORA_42


call DEMORA_4

goto $+1

POSITIVO_79_1


call DEMORA_41


call DEMORA_4

call CM6

POSITIVO_80_1


call DEMORA_40


call DEMORA_5

nop

POSITIVO_81_1


Vázquez Soliz 102

call DEMORA_39


call DEMORA_5

call CM7

POSITIVO_82_1


call DEMORA_38


call DEMORA_6

goto $+1

POSITIVO_83_1


call DEMORA_37


call DEMORA_6

call CM7

POSITIVO_84_1


call DEMORA_36


call DEMORA_7

goto $+1

nop

POSITIVO_85_1


call DEMORA_35


call DEMORA_8

Vázquez Soliz 103

POSITIVO_86_1


call DEMORA_34


call DEMORA_8

call CM6

POSITIVO_87_1


call DEMORA_33


call DEMORA_9

goto $+1

POSITIVO_88_1


call DEMORA_32


call DEMORA_9

call CM8

POSITIVO_89_1


call DEMORA_31


call DEMORA_10

call CM5

POSITIVO_90_1


call DEMORA_30


call DEMORA_11

goto $+1

Vázquez Soliz 104

nop

POSITIVO_91_1


call DEMORA_29


call DEMORA_12

nop

POSITIVO_92_1


call DEMORA_28


call DEMORA_12

call CM8

POSITIVO_93_1


call DEMORA_27


call DEMORA_13

call CM5

POSITIVO_94_1


call DEMORA_26


call DEMORA_14

call CM4

POSITIVO_95_1


call DEMORA_25


Vázquez Soliz 105

call DEMORA_15

call CM4

POSITIVO_96_1


call DEMORA_24


call DEMORA_16

goto $+1

POSITIVO_97_1


call DEMORA_23


call DEMORA_17

nop

POSITIVO_98_1


call DEMORA_22


call DEMORA_18

POSITIVO_99_1


call DEMORA_21


call DEMORA_19

nop

POSITIVO_100_1


call DEMORA_20


Vázquez Soliz 106

call DEMORA_19

call CM7

POSITIVO_101_1


call DEMORA_19


call DEMORA_21

POSITIVO_102_1


call DEMORA_18


call DEMORA_22

POSITIVO_103_1


call DEMORA_17


call DEMORA_23

nop

POSITIVO_104_1


call DEMORA_16


call DEMORA_24

goto $+1

nop

POSITIVO_105_1


call DEMORA_15


Vázquez Soliz 107

call DEMORA_25

goto $+1

nop

POSITIVO_106_1


call DEMORA_14


call DEMORA_26

call CM4

POSITIVO_107_1


call DEMORA_13


call DEMORA_27

call CM5

POSITIVO_108_1


call DEMORA_12


call DEMORA_29

goto $+1

POSITIVO_109_1


call DEMORA_11


call DEMORA_30

goto $+1

POSITIVO_110_1


Vázquez Soliz 108

call DEMORA_10


call DEMORA_31

call CM5

POSITIVO_111_1


call DEMORA_9


call DEMORA_33

goto $+1

POSITIVO_112_1


call DEMORA_8


call DEMORA_35

POSITIVO_113_1


call DEMORA_7


call DEMORA_36

call CM4

POSITIVO_114_1


call DEMORA_6


call DEMORA_38

goto $+1

POSITIVO_115_1


Vázquez Soliz 109

call DEMORA_5


call DEMORA_40

nop

POSITIVO_116_1


call DEMORA_4


call DEMORA_42

goto $+1

POSITIVO_117_1


call DEMORA_3


call DEMORA_45

POSITIVO_118_1


call DEMORA_2


call DEMORA_47

goto $+1

POSITIVO_119_1


call DEMORA_1


call DEMORA_51

POSITIVO_120_1 ;Medio ciclo del cruce por cero

bcf PWM_1_AUX ;lo apagamos

call DEMORA_19

Vázquez Soliz 110

call CM4

bsf SINCRONIZA ;bit de salida para SINCRONIZACION

goto NEGATIVO_0

;*************************************************************

;DEMORAS

;*************************************************************

CM8 ;Demora de 8 Ciclos de Maquina incluyendo call y return

nop


nop


nop


nop


return

DEMORA_60

DEMORA_59

nop

DEMORA_58

nop

DEMORA_57

nop

DEMORA_56

nop

DEMORA_55

nop

DEMORA_54

goto $+1

Vázquez Soliz 111

DEMORA_53

nop

DEMORA_52

goto $+1

DEMORA_51

movlw .110

goto A

DEMORA_50

goto $+1

DEMORA_49

nop

movlw .108

goto A

DEMORA_48

nop

movlw .107

goto A

DEMORA_47

nop

movlw .106

goto A

DEMORA_46

nop

movlw .105

goto A

DEMORA_45

nop

movlw .104

goto A

DEMORA_44

movlw .103

goto A

Vázquez Soliz 112

DEMORA_43

movlw .101

goto $+3

DEMORA_42

nop

movlw .100

goto A

DEMORA_41

movlw .99

goto A

DEMORA_40

movlw .97

goto $+2

DEMORA_39

movlw .96

goto A

DEMORA_38

nop

movlw .94

goto A

DEMORA_37

movlw .92

goto $+2

DEMORA_36

movlw .91

goto A

DEMORA_35

movlw .89

goto A

DEMORA_34

nop

movlw .87

goto A

Vázquez Soliz 113

DEMORA_33

nop

movlw .85

goto A

DEMORA_32

nop

movlw .83

goto A

DEMORA_31

nop

movlw .81

goto A

DEMORA_30

nop

movlw .79

goto A

DEMORA_29

nop

movlw .76

goto $+7

DEMORA_28

movlw .74

goto $+5

DEMORA_27

movlw .72

goto $+3

DEMORA_26

nop

movlw .70

goto A

DEMORA_25

movlw .67

goto $+3

DEMORA_24

Vázquez Soliz 114

nop

movlw .65

goto A

DEMORA_23

movlw .63

goto A

DEMORA_22

nop

movlw .60

goto A

DEMORA_21

movlw .57

goto $+3

DEMORA_20

nop

movlw .55

goto A

DEMORA_19

movlw .52

goto $+2

DEMORA_18

movlw .50

goto A

DEMORA_17

movlw .47

goto A

DEMORA_16

nop

movlw .44

goto A

DEMORA_15

movlw .41

goto $+4

Vázquez Soliz 115

DEMORA_14

movlw .38

goto $+2

DEMORA_13

movlw .36

goto A

DEMORA_12

movlw .33

goto A

DEMORA_11

nop

movlw .30

goto A

DEMORA_10

nop

movlw .27

goto A

DEMORA_9

nop

movlw .24

goto A

DEMORA_8

nop

movlw .21

goto A

DEMORA_7

nop

movlw .18

goto A

DEMORA_6

nop

movlw .15

goto A

Vázquez Soliz 116

DEMORA_5

nop

movlw .12

goto A

DEMORA_4

nop

movlw .9

goto A

DEMORA_3

nop

movlw .6

goto A

DEMORA_2

nop

movlw .3

goto A

DEMORA_1

movlw .1

A movwf PDel0

PLoop0

decfsz PDel0,1

goto PLoop0

return

END ;fin de programa

Vázquez Soliz 117

CAPÍTULO 4

PRUEBAS EN MODELO A ESCALA

4.1.Análisis de Resultados

Figura 24.Señal PWM generada por el micro-controlador en el Puerto C, 0.

Fuente: Autor

Esta señal PWM es generada por el micro-controlador por la salida 0 del Puerto C.


Fuente: Autor

Esta señal PWM es generada por el micro-controlador por la salida del Puerto C.

Vázquez Soliz 118

1


Fuente: Autor



Fuente: Autor


Vázquez Soliz 119

Figura 28.Señal PWM de salida hacia el transformador

Fuente: Autor

Esta señal PWM es la resultante de la salida del puente H, es decir la señal que se la

ingresa en el transformador para su amplificación y posterior integrado y suavizado.

Figura 29.Señal PWM a la salida del Transformador

Fuente: Autor

Esta señal PWM es el resultado de haber elevado la tensión en el transformador.

Vázquez Soliz 120

Figura 30.Señal integrada por un filtro pasa bajo luego del Transformador

Fuente: Autor

Esta señal es el resultado de haber elevado la tensión en el transformador y

posteriormente integrado los pulsos PWM mediante un filtro pasa bajo.

Figura 31. Señal senoidal de salida.

Fuente: Autor

Esta es la onda senoidal resultado de haber suavizado la onda integrada

anteriormente mediante un condensador de uso continuo de 20uF. Esta onda es la

que finalmente se sincronizará con la red eléctrica ya que posee las características

necesarias para hacerlo.

Vázquez Soliz 121

4.2.Cálculo de Rendimiento

4.2.1. Rendimiento del transformador

Hay que recalcar que el transformador es un transformador elevador pero por efectos

de medición y acoplamiento se realizaron las pruebas como si fuese un

transformador reductor.

La prueba en vacío del Transformador (sin carga en el secundario), entrega los

siguientes resultados:

Voltaje de ingreso: 120V.

Corriente de ingreso: 0.4A.

Voltaje a la salida: 8V.

Corriente de salida: 0A.

Perdidas en el hierro

= Voltaje de ingreso (en vacio) × Corriente de ingreso (en vacio)

Perdidas en el hierro = 120 × 0.4

Perdidas en el hierro = 48W

La prueba en corto circuito del Transformador (uniendo los bornes del secundario y

verificando que por ahí circule la corriente nominal), entrega los siguientes

resultados:

Voltaje de ingreso: 8.63V.

Corriente de ingreso: 2.8A.

Voltaje a la salida: 0V.

Corriente de salida: 37.5A

Perdidas en el cobre =

Voltaje de ingreso (cortocircuito) × Corriente de ingreso (cortocircuito)

Vázquez Soliz 122

Perdidas en el cobre = 8.63 × 2.8

Perdidas en el cobre = 24.164W

Perdidas en el transformador = Perdidas en el hierro + Perdidas en el cobre

Perdidas en el transformador = 48 + 24.164

Perdidas en el transformador = 72.164W

Rendimiento del transformador (%) =𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑈𝑡𝑖𝑙 𝑥 100

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎

Rendimiento del transformador (%) =

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑈𝑡𝑖𝑙 𝑥 100

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑈𝑡𝑖𝑙 + 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑟

Rendimiento del transformador (%) =300 𝑥 100

300 + 72.164

Rendimiento del transformador (%) = 80.61%

Hay que tomar en consideración que el transformador se lo realizó de manera

artesanal y es la razón por la cual tiene un rendimiento bajo, los transformadores

industriales o que se peuden encontrar en el mercado tienen un rendimiento mucho

mayor, algunos incluso superan el 95% de rendimiento.

4.2.2. Rendimiento del sistema

Por efectos de medición, esta prueba se realiza con un panel solar de 12V y 110W,

debido a la corriente que se maneja.

Vázquez Soliz 123

Voltaje de Ingreso (Corriente continua): 15,62 V.

Corriente de Ingreso (Corriente continua): 7,18 A.

Voltaje de Salida (Corriente alterna): 127,8 V

Corriente de Salida (Corriente alterna): 0,53

Rendimiento del Sistema (%) =𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑈𝑡𝑖𝑙 𝑥 100

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎

Rendimiento del Sistema (%) =𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑥 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑥 100

𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑜 𝑥 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑜

Rendimiento del Sistema (%) =127,8 𝑥 0,53 𝑥 100

15,62 𝑥 7,18

Rendimiento del Sistema (%) = 60,395%

Vázquez Soliz 124

CONCLUSIONES

El objetivo de este proyecto buscó la realización de un sistema de

conmutación de centrales de generación autónoma y conectada a la red, para

este fin se realizó un sistema de conmutación de fuentes de energía de tal

forma que mientras no exista energía de la red de distribución eléctrica, el

sistema aísle las cargas conectadas a él y funcione como una fuente de

generación autónoma para dichas cargas, es decir que transforme la corriente

continua proveniente de la batería o del panel solar en corriente alterna para

el consumo, el sistema puede funcionar con las baterías o con el panel solar

independientemente o también simultáneamente pero tomando en

consideración que el consumo siempre se tomara como prioritario desde el

panel solar puesto que se trata de una energía renovable; al momento que

exista la energía de la red de distribución eléctrica, el sistema inyectará la

energía proveniente de los paneles solares solamente, puesto que esta es una

energía limpia y renovable, en caso de que el sistema este alimentado

solamente desde la batería el sistema deja de inyectar energía pero se

alimentan las cargas desde la energía proveniente de la red de distribución

eléctrica, de tal manera que siempre esta energizada la salida del sistema.

Vázquez Soliz 125

RECOMENDACIONES

Se recomienda que se trabaje con mayor voltaje para que la corriente con la

que se trabaje en el lado de corriente continua no sea tan alta, ya que esto

conlleva a que se calienten los elementos de conmutación (transistores

mosfet) para la generación de onda PWM y posterior filtrado y suavizado.

Vázquez Soliz 126

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<http://smartdreams.cl/page/2/>. Consulta: 15 de Diciembre de 2012.

Vázquez Soliz 129

ANEXOS

Anexo 1: CD con video demostrativo y Datasheet de elementos utilizados

Documents

UNIVERSIDAD DEL AZUAY FACULTAD DE CIENCIA Y ...dspace.uazuay.edu.ec/bitstream/datos/4247/1/10806.pdfdel Azuay y cantón Santiago de Méndez de la provincia de Morona Santiago, Toachi